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上海交通大學團隊助力掌握國之重器“核心密碼”
2022-05-13 09:41
上海交通大學
作者:

  近日(ri),在我國海域,隨著一股濃(nong)煙直沖云霄,長征(zheng)十一號運載火(huo)箭(jian)從2.5萬噸(dun)的(de)(de)“泰瑞號”駁船上騰(teng)空而起,以“一箭(jian)五星”的(de)(de)方式成(cheng)功(gong)將(jiang)五顆(ke)衛星送入預(yu)定軌道。

  也是在(zai)(zai)近期,長(chang)302米(mi),重(zhong)達3萬多噸的亞(ya)洲(zhou)最(zui)大導管(guan)(guan)架“海基一號”在(zai)(zai)陸(lu)豐(feng)油(you)田海域(yu)成功滑移下水,創造了深水導管(guan)(guan)架下水的亞(ya)洲(zhou)新紀錄,標志著我(wo)國超大型深水導管(guan)(guan)架成套關鍵技術和安裝能(neng)力(li)達到(dao)世(shi)界一流(liu)水平。

  在海(hai)(hai)(hai)上(shang)火(huo)箭發射和(he)(he)導管(guan)架安裝工(gong)程最為驚心動魄的(de)(de)環(huan)節(jie),上(shang)海(hai)(hai)(hai)交(jiao)通大學船舶海(hai)(hai)(hai)洋與建筑工(gong)程學院(yuan)海(hai)(hai)(hai)洋工(gong)程團隊為這些(xie)上(shang)天入海(hai)(hai)(hai)的(de)(de)“國(guo)(guo)之重器”提供(gong)了(le)海(hai)(hai)(hai)上(shang)作(zuo)業(ye)現場數據(ju)監測,助力我國(guo)(guo)掌握了(le)海(hai)(hai)(hai)上(shang)火(huo)箭發射船海(hai)(hai)(hai)上(shang)作(zuo)業(ye)和(he)(he)深水導管(guan)架下水過程的(de)(de)“核心密碼”。

交大智慧助力“一箭五星”發射成功

  2022年4月(yue)30日11時30分(fen),在我國海(hai)域(yu),隨著(zhu)一股濃煙直沖云(yun)霄,長征十一號運載火箭從(cong)2.5萬噸級的(de)“泰(tai)瑞(rui)號”發射(she)船上騰空而起,以“一箭五星”的(de)方式成功地將五顆衛星送(song)入(ru)預定軌道。

  交大海(hai)(hai)洋工(gong)程團隊(dui)在(zai)(zai)本次海(hai)(hai)上(shang)發(fa)射(she)任務中,完成了含陣風(feng)9級惡(e)劣海(hai)(hai)況下的(de)全過程的(de)發(fa)射(she)現場數據監測工(gong)作。與陸基發(fa)射(she)相比,在(zai)(zai)海(hai)(hai)洋環(huan)境(jing)作用下,海(hai)(hai)上(shang)發(fa)射(she)平(ping)臺始終處(chu)于隨(sui)機搖(yao)動狀態。如何(he)降低平(ping)臺運(yun)動對火(huo)箭起(qi)飛的(de)影響,選擇合適的(de)發(fa)射(she)窗口,是海(hai)(hai)上(shang)火(huo)箭發(fa)射(she)需要解(jie)決的(de)重要難題(ti)之一(yi)。

火箭發射現場

  交大海洋工程團隊作為山東省(sheng)重點研(yan)發計劃項(xiang)目海上火(huo)箭發射與回收(shou)項(xiang)目的參(can)研(yan)單位,開(kai)展發射與回收(shou)船運(yun)動(dong)響應極(ji)短(duan)期預報(bao)理論與方(fang)(fang)法(fa)、發射現場監(jian)測與模型試(shi)驗等方(fang)(fang)面的研(yan)究,為海上發射過程監(jian)控,科學決策提供了強有(you)力的數據支撐。

  在此之前(qian),我國分別于2019年(nian)6月和2020年(nian)9月,通過(guo)長征(zheng)十一號火箭完成了國內首(shou)次海上(shang)發(fa)射及首(shou)次商業發(fa)射任務,交大海洋工程團(tuan)隊(dui)均(jun)參與發(fa)射過(guo)程,基于多次海上(shang)實測積累的寶(bao)貴數據(ju),團(tuan)隊(dui)還將負責研發(fa)發(fa)射平臺運動實時快(kuai)速預(yu)報系(xi)統,進一步提高(gao)海上(shang)火箭發(fa)射穩定性。

我國首次獲得

300米級超深導管架下水軌跡實測數據

  “海(hai)(hai)(hai)基一號”超深(shen)水(shui)(shui)導管架由中(zhong)海(hai)(hai)(hai)油深(shen)圳分(fen)公司(si)建(jian)造(zao),對推動(dong)我國海(hai)(hai)(hai)上(shang)油氣增儲上(shang)產、保障國家能(neng)源安全具(ju)有重要(yao)戰略意義。這(zhe)個“大家伙”長(chang)302米,重達3萬多噸,水(shui)(shui)上(shang)部分(fen)伸出駁(bo)船舷外80多米,入(ru)水(shui)(shui)時長(chang)不(bu)到1分(fen)鐘。要(yao)想在(zai)這(zhe)么短的時間內,完成滑移下(xia)水(shui)(shui)的全部數據監測和回(hui)收(shou),難度(du)不(bu)小。

“海(hai)基一號”導(dao)管架(jia)下水

  從(cong)今年1月初(chu)接(jie)到“海(hai)基(ji)一號(hao)”導管架下(xia)水(shui)動態過程監測任(ren)務起(qi),交大(da)海(hai)洋工(gong)程團隊的(de)實測成員就開(kai)始忙碌起(qi)來。為了獲(huo)取最精(jing)確(que)的(de)數據,他們(men)不僅要(yao)監測巨大(da)的(de)導管架本身,還需要(yao)同(tong)時對下(xia)水(shui)駁船的(de)位置、姿態等進行監測,還原實際滑(hua)移下(xia)水(shui)全部過程。

  “我們開發了(le)自容式運動采集(ji)倉和結(jie)構應力滑移監測(ce)(ce)系(xi)(xi)統(tong),實現了(le)對導管架和駁船姿態、導管架關鍵結(jie)構動態載荷的(de)完整(zheng)測(ce)(ce)量。”項目負責(ze)人李欣研究員介紹說(shuo)。為了(le)保障高(gao)精(jing)(jing)度衛星定(ding)位信(xin)號(hao)對整(zheng)個下水過程信(xin)息的(de)完整(zheng)監控,監測(ce)(ce)系(xi)(xi)統(tong)需要貫穿整(zheng)個302米長的(de)導管架,團隊(dui)解決了(le)長距(ju)離GPS監測(ce)(ce)信(xin)號(hao)傳(chuan)輸難(nan)題,同時保證了(le)整(zheng)個系(xi)(xi)統(tong)具備高(gao)可靠(kao)性,保證了(le)數據監測(ce)(ce)的(de)精(jing)(jing)度。

上(shang)海(hai)交通大學船舶(bo)海(hai)洋與建筑(zhu)工程學院

海(hai)洋工(gong)程團隊成員(yuan)工(gong)作中

  面對復雜的(de)(de)海上作業環境,團隊設(she)計了多源信(xin)息(xi)校驗和互備份的(de)(de)綜合監(jian)(jian)測(ce)(ce)方案,確保監(jian)(jian)測(ce)(ce)方案的(de)(de)可靠性和監(jian)(jian)測(ce)(ce)結果的(de)(de)可信(xin)度(du),還開發了無人化、遠程(cheng)化的(de)(de)監(jian)(jian)測(ce)(ce)技術,實現了岸上遠程(cheng)調試-海上設(she)備快速啟動的(de)(de)聯動模(mo)式。

  隨(sui)著所有監(jian)測設(she)備的(de)(de)成功(gong)收回,實(shi)測任務獲得(de)圓滿成功(gong)。這是我(wo)(wo)國(guo)(guo)首(shou)次獲得(de)300米級超深(shen)導(dao)管(guan)架(jia)下水(shui)軌(gui)跡的(de)(de)實(shi)測數(shu)據(ju),標(biao)志著我(wo)(wo)國(guo)(guo)掌(zhang)握(wo)了深(shen)水(shui)導(dao)管(guan)架(jia)下水(shui)過程數(shu)值(zhi)分析(xi)的(de)(de)“核心密碼”。隨(sui)著我(wo)(wo)國(guo)(guo)深(shen)水(shui)開(kai)發(fa)進程的(de)(de)不斷推進,更深(shen)更大的(de)(de)導(dao)管(guan)架(jia)已經開(kai)建。寶貴的(de)(de)實(shi)測數(shu)據(ju)也將為更深(shen)水(shui)導(dao)管(guan)架(jia)平臺(tai)的(de)(de)創(chuang)新(xin)設(she)計、安全運維(wei)和設(she)計軟件驗證提供堅實(shi)的(de)(de)數(shu)據(ju)支撐。

茫茫大海精準定位

給海上“巨無霸”裝上“眼睛”

  無(wu)論是重(zhong)量超(chao)2萬噸、高(gao)60多(duo)米(mi)的(de)世界最大、亞(ya)洲首個海(hai)上(shang)(shang)柔性直流換(huan)流站的(de)安(an)裝(zhuang)(zhuang),還是把精準(zhun)的(de)海(hai)上(shang)(shang)作業引導系(xi)統安(an)裝(zhuang)(zhuang)到(dao)總長超(chao)200米(mi)、載重(zhong)量5萬噸的(de)半潛船(chuan)上(shang)(shang),交大海(hai)洋工程團(tuan)隊(dui)的(de)每次任務都是和復(fu)雜多(duo)變的(de)海(hai)洋環境打交道,拿(na)到(dao)一(yi)(yi)手(shou)實(shi)測數據,給海(hai)上(shang)(shang)“巨無(wu)霸(ba)”裝(zhuang)(zhuang)上(shang)(shang)一(yi)(yi)雙“眼睛”。

  從(cong)2012年(nian)交大海(hai)(hai)洋工程團(tuan)隊(dui)第一次著手(shou)研究(jiu)海(hai)(hai)上安裝作(zuo)業監測技術,并成(cheng)功完(wan)成(cheng)當時(shi)我國最大海(hai)(hai)上氣田“荔(li)灣3-1”的(de)(de)(de)導管(guan)架下水和浮托安裝工程,迄今剛好十年(nian)時(shi)間。團(tuan)隊(dui)成(cheng)員也不(bu)斷更迭成(cheng)長,很多當時(shi)的(de)(de)(de)稚嫩(nen)的(de)(de)(de)面(mian)孔已經變成(cheng)今日團(tuan)隊(dui)的(de)(de)(de)中堅力量(liang)。

  這支隊(dui)伍不僅得(de)到國內同(tong)行(xing)認可,還多次走出國門(men),在國際舞臺(tai)上(shang)大(da)展身手。2017年(nian),交大(da)海(hai)洋工(gong)程團隊(dui)與中遠海(hai)運(yun)特運(yun)等(deng)單位合(he)作,在馬來(lai)西(xi)亞海(hai)域連(lian)(lian)續(xu)完(wan)成兩(liang)個動力(li)定位浮托安(an)裝(zhuang)實測項(xiang)(xiang)目(mu),將長(chang)達216米(mi)(mi)、寬達43米(mi)(mi)的(de)(de)五萬噸級(ji)半潛船準確(que)駛入兩(liang)側(ce)間隙(xi)只有幾厘(li)米(mi)(mi)的(de)(de)導管架,難度堪比“天(tian)宮號”對接。2018年(nian),團隊(dui)再次與中遠海(hai)運(yun)特運(yun)合(he)作在中東波斯灣和德(de)國北海(hai)海(hai)域連(lian)(lian)續(xu)完(wan)成了六個海(hai)上(shang)浮托安(an)裝(zhuang)工(gong)程,其(qi)中德(de)國海(hai)域的(de)(de)安(an)裝(zhuang)的(de)(de)BorWin3項(xiang)(xiang)目(mu)是世(shi)界上(shang)最大(da)的(de)(de)海(hai)上(shang)風場換流站,獲得(de)了國內外同(tong)行(xing)的(de)(de)高(gao)度評價。

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